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干货 | 荧光定量PCR实验Ct值分析

Ct值是什么?

qPCR扩增过程中,扩增产物的荧光信号达到设定的荧光阈值时的所对应的扩增循环数(Cycle Threshold)。C代表Cycle,T代表Threshold。简单讲,Ct值就是qPCR中起始模板扩增达到一定产物量时,所对应的循环数。

为什么要有Ct值?

模板量与Ct值的关系:

在PCR指数扩增过程当中,产物量与循环数之间的关系是:扩增产物量=起始模板量×(1+En)循环个数。

Ct值的设定:

qPCR扩增产物量是以荧光信号的形式直接呈现,也就是扩增曲线。在扩增过程当中,设定一个荧光信号值,当扩增产物量达到“一定产物量”时(即达到此荧光阈值时),此时循环数定义为Ct值,需要注意的是,Ct值需要处于指数扩增时期。因此Ct值与起始模板量的关系:模板的Ct值与该模板的起始拷贝数的对数存在线性关系。起始模板量浓度越高,Ct值越小;起始模板量浓度越低,Ct值越大。

Ct值的重现性

Ct值是荧光定量PCR最重要的结果呈现形式,用于基因表达量差异或基因拷贝数的结果计算。一般情况下,复孔Ct值的差值最好不超过0.05,不然表明误差结果太大,结果不可信。在PCR早期,扩增处于理想情况下,循环数较少,产物积累少,产生荧光的水平不能与荧光本底背景明显的区别;之后荧光的产生增加进入指数期,此时微小误差尚未放大,Ct值的重现性极好,即同一模板不同时间扩增或同一时间不同管内扩增,得到的Ct值是恒定的。

Ct值的范围与影响因素?

扩增效率En

PCR扩增效率是指聚合酶把待扩增基因转变生成扩增子的效率。由1个DNA分子转变生成2个DNA分子时的扩增效率为100%。扩增效率常用En表示。En是一个非常重要的参数,Ct值可不可信,需要评估En是否正常,En的正常范围为90%-110%之间,影响En的因素有很多,常见的因素如下表:

影响因素

解释

如何判定?

PCR抑制剂

模板RNA中可能含有抑制PCR反应的物质,如蛋白质或去污剂等。反转录后的cDNA中含有高浓度的模板RNA和反转录试剂成分,也可能对后续PCR存在抑制。

1.可通过测定A260/A280A260/A230比值或RNA电泳,判断是否存在污染。

2.反转录后cDNA按照一定比例进行稀释。

引物设计不合理

引物不能有效退火

检查引物是否存在二聚体或发夹结构、存在错配;有时需注意跨内含子设计。

反应程序不合适

1.引物不能有效退火。

2.DNA聚合酶活性未充分释放,

3.长期高温,DNA聚合酶活性下降。

1.退火温度高于引物Tm值。

2.预变性时间太短。

3.反应程序各阶段时间过长。

试剂未充分混匀或移液误差

反应体系中,PCR反应成分的局部浓度过高或不均匀,导致PCR扩增不呈指数扩增。

扩增子长度

扩增子长度太长,超过300bp,扩增效率低。

检查扩增子长度是否在80bp-300bp之间。

qPCR试剂的影响

试剂中DNA聚合酶浓度较低或Buffer中离子浓度非最优化,导致Taq酶活力未达最强。

标准曲线测定引物扩增效率。

RNA二级结构

RNA的完整性与二级结构会影响扩增效率

RNA电泳

Ct值的范围

Ct值的范围为15-35。但是一般建议对于不同的基因Ct范围,因起始模板量中基因拷贝数和扩增效率不同,需做出该基因的标准曲线,计算出基因的线性检测范围以及En。

Ct值异常的原因与解决方案

问题

可能的原因

解决方法

Ct值过大

1.模板浓度低或存在PCR抑制物

2.扩增效率低

1.提高模板浓度;或提高RNAcDNA稀释比例;或重新制备模板。

2.降低退火温度,或选用二步法扩增;组分和体系充分混匀;优化反应程序;或尝试更换试剂。

Ct值过小

1.模板浓度高

2.NTCNRC存在污染

3.引物设计不合适

1.减少模板RNA量;或更高比例稀释cDNA

2.重新更换所有试剂;或使用UDGase防污染试剂。

3.优化程序,避免非特性扩增。

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